CN114131864B - 一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法，涉及注塑机领域，其根据在注塑机中初始化后的运动参数对机械手的运动参数进行同步，并发送同步完成信号至注塑机；所述注塑机接收到同步完成信号后，进入自动生产，具体为：所述顶杆机构根据运动参数进行伺服控制，以使顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动，并在向第一预设停止位置的方向执行伸出动作时，同时发送联动运行指令至机械手，所述机械手接收到联动运行指令后根据同步后的运动参数进行伺服控制，以使机械手在顶杆机构执行伸出动作时的同一时间点向第二预设停止位置的方向联动运行；解决了目前产品在与模具分离后无法保持在注塑机模具上，而导致机械手无法抓取到产品的问题。

Description

一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法与系统

技术领域

本发明涉及注塑机领域，尤其涉及一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法与系统。

背景技术

随着注塑产品生产自动化程度的提高，越来越多的客户选择用机械手来配合抓取注塑机生产完的产品，以达到连续自动生产的要求；注塑机生产完产品后，一般用顶杆机构伸出的方式，将产品和模具分离，以便机械手抓取产品。

目前，广泛应用的注塑机与机械手的配合方式为，注塑机生产完产品，且顶杆机构完全伸出后，再由机械手进行产品的抓取，此种先将产品与模具分离，再由机械手进行抓取的方式要求产品与模具分离后不会立即掉，才能与机械手配合进行产品的抓取。然而在实际生产中，很多产品在与模具分离后无法保持在模具上，会立即掉落，此种情况下就无法配合机械手进行产品的抓取。

发明内容

为了解决目前产品在与模具分离后无法保持在注塑机模具上，而导致机械手无法抓取到产品的问题，本发明提出了一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法，包括步骤：

S01：初始化顶杆机构的运动参数，根据初始化后的运动参数对机械手的运动参数进行同步，并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机；所述运动参数包括：顶杆机构伸出动作的段数、各段中伸出动作对应的速度、伸出动作的加速度、减速度以及伸出动作各段对应的位置；

S02：所述注塑机接收到同步完成信号后，进入自动生产，具体包括：

所述顶杆机构根据运动参数进行伺服控制，以使顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动，并在向第一预设停止位置的方向执行伸出动作时，同时发送联动运行指令至机械手，所述机械手接收到联动运行指令后根据同步后的运动参数进行伺服控制，以使机械手在顶杆机构执行伸出动作时的同一时间点向第二预设停止位置的方向联动运行；所述第一预设停止位置与第二预设停止位置之间预设有安全距离。

进一步地，所述步骤S02中，在顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动的过程中，还包括：获取顶杆机构的实时位置，并发送顶杆机构的实时位置至机械手；

所述机械手在向第二预设停止位置的方向联动运行的过程中还包括：获取机械手的实时位置。

进一步地，所述步骤S02中还包括：

通过机械手获取顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值，并判断距离差值是否小于预设的安全距离，若是，停止注塑机与机械手的动作。

进一步地，所述停止注塑机与机械手的动作具体为：

当判断得到顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值小于预设的安全距离时，机械手触发紧急停止动作，并发送紧急停止信号至注塑机，注塑机根据接收到的紧急停止信号停止动作。

进一步地，所述步骤S01具体包括步骤：

S11：初始化顶杆机构的运动参数，并向机械手发送运动参数同步请求的信号；

S12：所述机械手接收到运动参数同步请求的信号后，发送参数同步允许信号至注塑机；

S13：所述注塑机接收到参数同步允许信号后，向机械手发送参数同步开始信号以及初始化后的运动参数；

S14：所述机械手接收到参数同步开始信号后，根据接收到的运动参数进行参数同步；并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机。

进一步地，所述注塑机与机械手之间通过总线通讯进行数据的传递。

本发明还提出了一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制系统，包括模块：

初始化模块，用于初始化顶杆机构的运动参数，根据初始化后的运动参数对机械手的运动参数进行同步，并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机；所述运动参数包括：顶杆机构伸出动作的段数、各段中伸出动作对应的速度、伸出动作的加速度、减速度以及伸出动作各段对应的位置；

联动模块，用于在所述注塑机接收到同步完成信号后，进入自动生产，具体包括：所述顶杆机构根据运动参数进行伺服控制，以使顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动，并在向第一预设停止位置的方向执行伸出动作时，同时发送联动运行指令至机械手，所述机械手接收到联动运行指令后根据同步后的运动参数进行伺服控制，以使机械手在顶杆机构执行伸出动作时的同一时间点向第二预设停止位置的方向联动运行；所述第一预设停止位置与第二预设停止位置之间预设有安全距离。

进一步地，所述联动模块中还包括：

顶杆机构实时位置获取单元，用于在顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动的过程中，获取顶杆机构的实时位置，并发送顶杆机构的实时位置至机械手；

机械手实时位置获取单元，用于所述机械手在向第二预设停止位置的方向联动运行的过程中，获取机械手的实时位置。

进一步地，所述联动模块还包括；

判断模块，用于通过机械手获取顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值，并在距离差值小于预设的安全距离时，停止注塑机与机械手的动作。

进一步地，所述初始化模块具体包括：

初始化单元，用于初始化顶杆机构的运动参数，并向机械手发送运动参数同步请求的信号；

同步允许单元，用于在所述机械手接收到运动参数同步请求的信号后，发送参数同步允许信号至注塑机；

参数发送单元，用于在所述注塑机接收到参数同步允许信号后，向机械手发送参数同步开始信号以及初始化后的运动参数；

同步单元，用于在所述机械手接收到参数同步开始信号后，根据接收到的运动参数进行参数同步；并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机。

与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：

(1)本发明在进入自动生产后，所述顶杆机构根据运动参数进行伺服控制，以使顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动，并在向第一预设停止位置的方向执行伸出动作时，同时发送联动运行指令至机械手，所述机械手接收到联动运行指令后根据同步后的运动参数进行伺服控制，以使机械手在顶杆机构执行伸出动作时的同一时间点向第二预设停止位置的方向联动运行，本发明通过在同一时间点对顶杆机构与机械手使用同一套运动参数进行伺服控制，以使机械手与顶杆机构在预设时间内到达各自的预设停止位置，使产品与模具在分离后掉落前，机械手能够准确并准时的抓取到产品，从而解决了目前产品在与模具分离后无法保持在注塑机模具上，而导致机械手无法抓取到产品的问题；

(2)本发明利用注塑机顶杆伸出与机械手抓取联动的控制方法，实现了注塑机生产完后的产品在注塑机顶杆机构使产品与模具分离的同时，进行机械手抓取产品的动作，使机械手能够准确并准时的抓取到产品，另外由于机械手抓手与注塑机顶杆机构联动运行，为避免相撞，两者之间设置有安全距离，并在联动运行过程中，实时判断顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值，在距离差值小于预设的安全距离时，停止注塑机与机械手的动作，保证了联动过程中安全性的同时也实现了产品在与模具分离后能顺利被机械手抓取；

(3)本发明，由于在注塑机顶杆机构使产品与模具分离的同时，机械手开始抓取产品，对比目前注塑机顶杆机构先伸出到位后，再由机械手抓取产品的方式，本发明不仅解决了产品在与模具分离后无法保持在注塑机模具上(会由于产品本身的重力而掉落)而导致机械手无法抓取到产品的问题，还缩短了产品的取出时间，提高了生产效率；

(4)本发明对顶杆机构与机械手同时进行伺服控制，通过顶杆机构在同一时间点的理论位置(理论位置通过运动参数计算得到)和实际位置(通过设置在顶杆机构的位置传感器得到)的差值来控制顶杆机构运动的速度，以保证在同一时间点时，实际位置能与理论位置贴合(使得实际运动路线能够贴合理论运动路线)，达到伺服控制的目的，机械手的伺服控制原理同顶杆机构，通过对二者同时进行伺服控制，以使顶杆机构与机械手能在预设时间内准时并准确的到达对应的预设停止位置，从而使机械手能够顺利的抓取到与模具分离的产品。

附图说明

图1为一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法与系统的方法步骤图；

图2为一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法与系统的系统模块图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

为了解决目前产品在与模具分离后无法保持在注塑机模具上，而导致机械手无法抓取到产品的问题，如图1所示，本发明提出了一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法，包括步骤：

S01：初始化顶杆机构的运动参数，根据初始化后的运动参数对机械手的运动参数进行同步，并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机；所述运动参数包括：顶杆机构伸出动作的段数、各段中伸出动作对应的速度、伸出动作的加速度、减速度以及伸出动作各段对应的位置；

所述步骤S01具体包括步骤：

S11：初始化顶杆机构的运动参数，并向机械手发送运动参数同步请求的信号；

S12：所述机械手接收到运动参数同步请求的信号后，发送参数同步允许信号至注塑机；

S13：所述注塑机接收到参数同步允许信号后，向机械手发送参数同步开始信号以及初始化后的运动参数；

S14：所述机械手接收到参数同步开始信号后，根据接收到的运动参数进行参数同步；并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机。

S02：所述注塑机接收到同步完成信号后，进入自动生产，具体包括：

所述顶杆机构根据运动参数进行伺服控制，以使顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动，并在向第一预设停止位置的方向执行伸出动作时，同时发送联动运行指令至机械手，所述机械手接收到联动运行指令后根据同步后的运动参数进行伺服控制，以使机械手在顶杆机构执行伸出动作时的同一时间点向第二预设停止位置的方向联动运行；所述第一预设停止位置与第二预设停止位置之间预设有安全距离。

本发明对顶杆机构与机械手同时进行伺服控制，通过顶杆机构在同一时间点的理论位置(理论位置通过运动参数计算得到)和实际位置(通过设置在顶杆机构的位置传感器得到)的差值来控制顶杆机构运动的速度，以保证在同一时间点时，实际位置能与理论位置贴合(使得实际运动路线能够贴合理论运动路线)，达到伺服控制的目的，机械手的伺服控制原理同顶杆机构，通过对二者同时进行伺服控制，以使顶杆机构与机械手能在预设时间内准时并准确的到达对应的预设停止位置，从而使机械手能够顺利的抓取到与模具分离的产品。

另外，本发明，由于在注塑机顶杆机构使产品与模具分离的同时，机械手开始抓取产品，对比目前注塑机顶杆机构先伸出到位后，再由机械手抓取产品的方式，本发明不仅解决了产品在与模具分离后无法保持在注塑机模具上(会由于产品本身的重力而掉落)而导致机械手无法抓取到产品的问题，还缩短了产品的取出时间，提高了生产效率。

需要说明是，在注塑机顶杆机构伸出与机械手抓取联动的第一次动作前需要对注塑机顶杆位置与机械手抓手位置进行调试校准。

所述步骤S02中，在顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动的过程中，还包括：获取顶杆机构的实际位置，并发送顶杆机构的实时位置至机械手；

所述机械手在向第二预设停止位置的方向联动运行的过程中还包括：获取机械手的实时位置。

本实施例中，顶杆机构与机械手上均设置有位置传感器，通过位置传感器获取实际位置。

所述步骤S02中还包括：

通过机械手获取顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值，并判断距离差值是否小于预设的安全距离，若是，停止注塑机与机械手的动作。

本发明利用注塑机顶杆伸出与机械手抓取联动的控制方法，实现了注塑机生产完后的产品在注塑机顶杆机构使产品与模具分离的同时，进行机械手抓取产品的动作，使机械手能够准确并准时的抓取到产品，另外由于机械手抓手与注塑机顶杆机构联动运行，为避免相撞，两者之间设置有安全距离，并在联动运行过程中，实时判断顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值，在距离差值小于预设的安全距离时，停止注塑机与机械手的动作(若距离差值不小于预设安全距离则继续联动运行)，保证了联动过程中安全性的同时也实现了产品在与模具分离后能顺利被机械手抓取。

所述停止注塑机与机械手的动作具体为：

当判断得到顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值小于预设的安全距离时，机械手触发紧急停止动作，并发送紧急停止信号至注塑机，注塑机根据接收到的紧急停止信号停止动作。

所述注塑机与机械手之间通过总线通讯进行数据的传递。

本实施例中，总线通讯方式可以是实时性高的以CANopen为代表的各种总线通讯方式。该总线通讯方式中的数据传输通道包括实时性要求不高的慢速通道和实时性要求高的快速通道。其中慢速通道用于传递注塑机顶杆机构的运动参数；快速通道用于传递注塑机与机械手交互的同步请求信号、同步允许信号、同步开始信号、同步完成信号，注塑机发送给机械手的联动运行指令和顶杆机构的实时位置，以及机械手发送给注塑机的紧急停止信号。

本发明在进入自动生产后，所述顶杆机构根据运动参数进行伺服控制，以使顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动，并在向第一预设停止位置的方向执行伸出动作时，同时发送联动运行指令至机械手，所述机械手接收到联动运行指令后根据同步后的运动参数进行伺服控制，以使机械手在顶杆机构执行伸出动作时的同一时间点向第二预设停止位置的方向联动运行，本发明通过在同一时间点对顶杆机构与机械手使用同一套运动参数进行伺服控制，以使机械手与顶杆机构在预设时间内到达各自的预设停止位置，使产品与模具在分离后掉落前，机械手能够准确并准时的抓取到产品，从而解决了目前产品在与模具分离后无法保持在注塑机模具上，而导致机械手无法抓取到产品的问题。

实施例二

为了更好的对本发明的发明思路进行理解，本实施例通过系统结构的形式来对本发明进行阐述，如图2所示，一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制系统，包括模块：

初始化模块，用于初始化顶杆机构的运动参数，根据初始化后的运动参数对机械手的运动参数进行同步，并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机；所述运动参数包括：顶杆机构伸出动作的段数、各段中伸出动作对应的速度、伸出动作的加速度、减速度以及伸出动作各段对应的位置；

所述初始化模块具体包括：

初始化单元，用于初始化顶杆机构的运动参数，并向机械手发送运动参数同步请求的信号；

同步允许单元，用于在所述机械手接收到运动参数同步请求的信号后，发送参数同步允许信号至注塑机；

参数发送单元，用于在所述注塑机接收到参数同步允许信号后，向机械手发送参数同步开始信号以及初始化后的运动参数；

同步单元，用于在所述机械手接收到参数同步开始信号后，根据接收到的运动参数进行参数同步；并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机。

联动模块，用于在所述注塑机接收到同步完成信号后，进入自动生产，具体包括：所述顶杆机构根据运动参数进行伺服控制，以使顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动，并在向第一预设停止位置的方向执行伸出动作时，同时发送联动运行指令至机械手，所述机械手接收到联动运行指令后根据同步后的运动参数进行伺服控制，以使机械手在顶杆机构执行伸出动作时的同一时间点向第二预设停止位置的方向联动运行；所述第一预设停止位置与第二预设停止位置之间预设有安全距离。

所述联动模块中还包括：

顶杆机构实时位置获取单元，用于在顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动的过程中，获取顶杆机构的实时位置，并发送顶杆机构的实时位置至机械手；

机械手实时位置获取单元，用于所述机械手在向第二预设停止位置的方向联动运行的过程中，获取机械手的实时位置。

所述联动模块还包括；

判断模块，用于通过机械手获取顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值，并在距离差值小于预设的安全距离时，停止注塑机与机械手的动作。

本发明在进入自动生产后，所述顶杆机构根据运动参数进行伺服控制，以使顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动，并在向第一预设停止位置的方向执行伸出动作时，同时发送联动运行指令至机械手，所述机械手接收到联动运行指令后根据同步后的运动参数进行伺服控制，以使机械手在顶杆机构执行伸出动作时的同一时间点向第二预设停止位置的方向联动运行，本发明通过在同一时间点对顶杆机构与机械手使用同一套运动参数进行伺服控制，以使机械手与顶杆机构在预设时间内到达各自的预设停止位置，使产品与模具在分离后掉落前，机械手能够准确并准时的抓取到产品，从而解决了目前产品在与模具分离后无法保持在注塑机模具上，而导致机械手无法抓取到产品的问题。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法，其特征在于，包括步骤：

S01：初始化顶杆机构的运动参数，根据初始化后的运动参数对机械手的运动参数进行同步，并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机；所述运动参数包括：顶杆机构伸出动作的段数、各段中伸出动作对应的速度、伸出动作的加速度、减速度以及伸出动作各段对应的位置；

S02：所述注塑机接收到同步完成信号后，进入自动生产，具体包括：

所述顶杆机构根据运动参数进行伺服控制，以使顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动，并在向第一预设停止位置的方向执行伸出动作时，同时发送联动运行指令至机械手，所述机械手接收到联动运行指令后根据同步后的运动参数进行伺服控制，以使机械手在顶杆机构执行伸出动作时的同一时间点向第二预设停止位置的方向联动运行；所述第一预设停止位置与第二预设停止位置之间预设有安全距离；

所述步骤S02中，在顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动的过程中，还包括：获取顶杆机构的实际位置，并发送顶杆机构的实时位置至机械手；

所述机械手在向第二预设停止位置的方向联动运行的过程中还包括：获取机械手的实时位置；

所述步骤S02中还包括：

通过机械手获取顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值，并判断距离差值是否小于预设的安全距离，若是，停止注塑机与机械手的动作；

所述停止注塑机与机械手的动作具体为：

当判断得到顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值小于预设的安全距离时，机械手触发紧急停止动作，并发送紧急停止信号至注塑机，注塑机根据接收到的紧急停止信号停止动作。

2.根据权利要求1所述的一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法，其特征在于，所述步骤S01具体包括步骤：

S11：初始化顶杆机构的运动参数，并向机械手发送运动参数同步请求的信号；

S12：所述机械手接收到运动参数同步请求的信号后，发送参数同步允许信号至注塑机；

S13：所述注塑机接收到参数同步允许信号后，向机械手发送参数同步开始信号以及初始化后的运动参数；

S14：所述机械手接收到参数同步开始信号后，根据接收到的运动参数进行参数同步；并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机。

3.根据权利要求1所述的一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制方法，其特征在于，所述注塑机与机械手之间通过总线通讯进行数据的传递。

4.一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制系统，其特征在于，包括模块：

初始化模块，用于初始化顶杆机构的运动参数，根据初始化后的运动参数对机械手的运动参数进行同步，并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机；所述运动参数包括：顶杆机构伸出动作的段数、各段中伸出动作对应的速度、伸出动作的加速度、减速度以及伸出动作各段对应的位置；

联动模块，用于在所述注塑机接收到同步完成信号后，进入自动生产，具体包括：所述顶杆机构根据运动参数进行伺服控制，以使顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动，并在向第一预设停止位置的方向执行伸出动作时，同时发送联动运行指令至机械手，所述机械手接收到联动运行指令后根据同步后的运动参数进行伺服控制，以使机械手在顶杆机构执行伸出动作时的同一时间点向第二预设停止位置的方向联动运行；所述第一预设停止位置与第二预设停止位置之间预设有安全距离；

所述联动模块中还包括：

顶杆机构实时位置获取单元，用于在顶杆机构向第一预设停止位置的方向运动的过程中，获取顶杆机构的实时位置，并发送顶杆机构的实时位置至机械手；

机械手实时位置获取单元，用于所述机械手在向第二预设停止位置的方向联动运行的过程中，获取机械手的实时位置；

所述联动模块还包括；

判断模块，用于通过机械手获取顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值，并在距离差值小于预设的安全距离时，停止注塑机与机械手的动作；

所述停止注塑机与机械手的动作具体为：

当判断得到顶杆机构实时位置与机械手实时位置的距离差值小于预设的安全距离时，机械手触发紧急停止动作，并发送紧急停止信号至注塑机，注塑机根据接收到的紧急停止信号停止动作。

5.根据权利要求4所述的一种注塑机顶杆机构与机械手联动的控制系统，其特征在于，所述初始化模块具体包括：

初始化单元，用于初始化顶杆机构的运动参数，并向机械手发送运动参数同步请求的信号；

同步允许单元，用于在所述机械手接收到运动参数同步请求的信号后，发送参数同步允许信号至注塑机；

参数发送单元，用于在所述注塑机接收到参数同步允许信号后，向机械手发送参数同步开始信号以及初始化后的运动参数；

同步单元，用于在所述机械手接收到参数同步开始信号后，根据接收到的运动参数进行参数同步；并在同步完成后，发送同步完成信号至注塑机。